菲利普·鲍尔（Philip Ball）

英国科学作家

如果你不认同“化学只是应用量子物理学”这一颇为流行的论断，那么芳香性概念无疑可作为你反驳时援引的一个论据。芳香性是所有化学概念中最混乱、含糊不清的术语。它表明化学在某些方面更接近社会学或动物学——化学分子对应社会个体，这种便利促使我们分门别类，而又不必确保自己的分类是否足够合理。

芳香性是一个明显不当的用词。1865年，奥古斯特 · 凯库勒（August Kekulé）提出苯的环状结构：碳链头尾连接成环。而芳香性概念正源于这个六边形的苯环。1825年，法拉第（Michael Faraday）首次分离得到苯并注意到了它散发的杏仁气味。凯库勒在1865年的论文中以一种奇怪的“香肠”形式展示了苯的结构；直到1872年，他才展示了今天我们所熟悉的碳碳单键和双键交替排列的苯环结构。

直到20世纪30年代，化学键的量子理论才阐明了苯的电子结构。莱纳斯 · 鲍林（Linus Pauling）提出，苯具有单一结构，是两个凯库勒结构式的共振杂合体。这解释了苯不同寻常的稳定性——它比凯库勒结构更稳定。与此同时，埃里希 · 休克尔（Erich Hückel）提供了基于分子轨道理论的另一种描述。一方面，苯环里的6个碳原子各以sp²杂化轨道分别与相邻两个碳原子的sp²杂化轨道重叠形成σ键，构成正六边形的分子骨架。另一方面，每个碳原子又有一个未杂化的2p轨道，6个2p轨道的对称轴均垂直于环平面，并从侧面相互重叠形成大π键，均匀分布于环平面的上方和下方，π轨道里的π电子云是完全平均化的，故每个碳碳键的键能一样；大π键在外加磁场作用下形成环电流——可解释连接芳基的氢为什么在核磁共振光谱中显示出独特的化学位移。苯环结构理论的转变提供了一种评估芳香性的方法。

问题在于，这种做法并非独一无二，事实上有许多评估方式——例如基于键长、电子结构、能量和化学反应性——而它们并不都是一致的，因此分子片段的“芳香”程度取决于你如何定义它。这种假定的分子特征表面上与化学键的量子描述有关，实际上却很难解释清楚。

曾有学者基于电子波函数的对称性提出，芳香性仅限于具有4n+2个电子的平面环状结构，但这种限制早已被摒弃。例如，具备莫比乌斯构象的共轭环状分子若有4n个电子，就可获得类似芳香族的稳定性。现在学界普遍认为σ键和π键可以参与芳香性；三维结构——尤其是含主族元素的系统——也可以具备芳香性。三维系统的芳香性说明基于能量稳定性的芳香性标准是复杂的。

由于关于什么是芳香和不芳香的共识很少，所以芳香性概念很容易被扩展和修改——或者说滥用。在此背景下，我们看到了所谓“双芳香”“过芳香”“超芳香”分子的出现。假设的各种芳香性类型仍在增加。在一些化学家看来，芳香性概念已经模糊和草率到无可救药的地步。西班牙赫罗纳大学米克尔 · 索拉（Miquel Solà）表示，我们应该停止增加芳香性的子类，并且更克制地使用它的标准。

康奈尔大学罗尔德 · 霍夫曼（Roald Hoffmann）将芳香性的“膨胀”归因于“人们会很自然地希望自己所研究的分子与众不同”。新分子的构思者想找到一些特别的东西：难道这个分子具有芳香性？

困扰霍夫曼的不是科研群体的概念“炒作”，而是“我们对这个可追溯到一个半世纪以前的化学概念造成的损害”。不管是否混乱，芳香性肯定代表着某种东西——所以我们应该警惕其“通胀”和“贬值”。

——刘迪一译自Chemistry World